JP2010001765A - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】加熱燃料からの気化燃料量を考慮して、気化燃料量の過不足によるオーバーリッチ、オーバーリーンによる始動性悪化を防止し、低温始動性の向上を実現した内燃機関の始動制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関に供給する燃料を加熱するヒータ１４と、冷却水温が内燃機関始動可能水温値未満の時に前記ヒータに通電して燃料を加熱する燃料加熱制御手段２２と、前記燃料加熱制御手段による燃料加熱後の燃料温度、アルコール濃度及び冷却水温に応じて前記内燃機関の始動時燃料噴射量を設定する始動時燃料設定手段２６と、を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の冷機始動時の燃料噴射制御に係わる内燃機関の始動制御装置に関する。
内燃機関(以下「エンジン」とも記す)における低温での始動は、燃料温度及び雰囲気温度の両方が低く燃料が揮発し難い状態のため、安定した始動性能の確保が困難となる。また、始動時に多量の燃料を噴射しなければならず、排ガスの問題がより深刻になるという問題がある。
近年、大気汚染への関心や石油事情の変化等に伴い、ガソリンの代替燃料としてアルコールが注目されており、例えばエタノールとガソリンの混合燃料(エタノール０％〜エタノール１００％)を使用するＦＦＶ(Flexible Fuel Vehicle)が実用化されている。しかし、一般的にガソリンと比較してアルコールは低温での揮発性が低い。よって、低温での始動に関して、エタノール１００％(Ｅ１００)などのアルコール濃度が高い燃料使用時の低温始動性の悪化及び排ガスの量や質の悪化が特に問題となっている。
低温始動性の向上及び排ガスの量や質の向上を図るために、インジェクタ内部や燃料配管や吸気ポートに設置されたヒータで燃料を温め、燃料の揮発を促進させた上でエンジンでの燃焼に利用する方法が知られている。
なお例えば下記特許文献１には、燃料のアルコール濃度とエンジン温度とに基づいてエンジンが始動可能か否かを判定する始動可能判定手段と、上記始動可能判定手段で始動不能と判定されたとき、燃料の気化を促進して始動可能とする加熱手段の必要発熱量をアルコール濃度とエンジン温度とに基づいて算出する必要発熱量算出手段と、上記必要発熱量算出手段で算出した必要発熱量と所定の基準値とを比較し、上記必要発熱量が上記基準値よりも大きいとき、上記加熱手段を所定時間通電し、その後、スタータモータを駆動する始動制御手段とを備えたアルコールエンジンの始動補助装置が開示されている。
また下記特許文献２には、始動時のエンジン温度と燃料中のアルコール濃度とから始動時増量係数を求める手順と、上記エンジン温度と吸気温との差と、上記アルコール濃度とから吸気温補正係数を求める手順と、上記エンジン温度と燃料温度との差と、上記アルコール濃度とから燃料温度補正係数を求める手順と、上記始動時増量係数，吸気温補正係数および燃料温度補正係数の乗算値と始動可能判定値とを比較し、上記乗算値が上記始動可能判定値よりも大きい場合、インジェクタの燃料噴射方向に配設した加熱手段に対する通電を開始する手順とを備えるＦＦＶ用エンジンの始動制御方法が開示されている。
特開平０３−０７０８５２号公報 特開平０５−０８６９１７号公報
しかしながら、従来の方法によると、燃料を加熱する前の冷却水温、燃料温度等の状態に基づいて始動可能判定や加熱の要否、さらに例えば燃料噴射量を求めているため、燃料加熱温度により変化する燃料の揮発性に適した加熱の必要性の判定や燃料噴射量の設定等がされておらず、燃料の気化が過剰になることでオーバーリッチになり、燃焼状態が悪化する場合や、燃料の気化が不足していることでオーバーリーンになり、燃焼が悪化する場合が生じ、始動性が悪化してしまう問題があった。
また、従来の方法では燃料加熱中に燃料噴射量を減量しているが、その減量する量は固定されており、燃料加熱温度により変化する燃料の揮発性に適した燃料噴射量が設定されておらず、オーバーリッチもしくはオーバーリーンになり、燃焼が悪化し、始動性が悪化してしまう問題があった。
また、加熱燃料が噴射され、始動しなかった後のエンジン再始動時において、吸気ポート及び気筒内の燃料の揮発状態が良くなっているため、再始動時も１回目の始動と同様の加熱燃料量を噴射した場合、燃料の気化が過剰になり、エンジン状態がオーバーリッチになり、始動性が悪化してしまう問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためのものであり、加熱燃料からの気化燃料量を考慮して、気化燃料量の過不足によるオーバーリッチ、オーバーリーンによる始動性悪化を防止し、低温始動性の向上を実現した内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。
また、低温再始動時には、再始動時の燃料噴射量を減量することで、オーバーリッチによる始動性悪化を防止する内燃機関の始動制御装置を提供することを目的とする。
この発明は、内燃機関に供給する燃料を加熱するヒータと、冷却水温が内燃機関始動可能水温値未満の時に前記ヒータに通電して燃料を加熱する燃料加熱制御手段と、前記燃料加熱制御手段による燃料加熱後の燃料温度、アルコール濃度及び冷却水温に応じて前記内燃機関の始動時燃料噴射量を設定する始動時燃料設定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の始動制御装置にある。
この発明の内燃機関の始動制御装置によれば、低温の始動時に、ヒータを用いて燃料を加熱し、加熱された燃料温度と冷却水温とアルコール濃度に応じた燃料噴射量を設定することで、加熱燃料からの気化燃料量を考慮して適切な燃料噴射量を設定し、気化燃料量の過不足に起因するオーバーリッチ、オーバーリーンによる始動性悪化を防止し、低温始動性の向上を実現することができる。さらに、前回始動時の始動時燃料噴射量、再始動時の燃料加熱後の燃料温度、及び再始動時の冷却水温に応じて再始動時の燃料噴射量を減量するよう補正することで、オーバーリッチによる始動性悪化の防止を実現することができる。これによりエネルギー消費量の削減、有害性・有毒性物質の削減を図ることができる。
この発明は、加熱後の燃料温度、冷却水温、及びアルコール濃度によって燃料噴射量を設定することで、加熱燃料からの気化燃料量を考慮して適切な燃料噴射量を設定し、気化燃料量の過不足によるオーバーリッチ、オーバーリーンによる始動性悪化を防止し、低温始動性の向上を実現することができる内燃機関の始動制御装置を提供する。
また、低温再始動時には、前回始動時の加熱燃料噴射量及び水温に応じて再始動時の燃料噴射量を減量するよう補正することで、オーバーリッチによる始動性悪化を防止する内燃機関の始動制御装置を提供する。
実施の形態１．
図１はこの発明の一実施の形態による内燃機関の始動制御装置の主要部の機能構成を示すブロック図である。図２は図１の内燃機関の始動制御装置を含む内燃機関の制御システム全体を示す構成図である。なお、一般的にエンジンには、複数のシリンダ２が設けられているが、図２では、そのうちの１つのシリンダ２について説明する。
図２において、エンジン(内燃機関)１には、筒状のシリンダ２と、ピストン３とによって、燃料と空気とが混合した混合気が吸入されて燃焼する燃焼室４が形成されている。ここで、ピストン３は、シリンダ２の軸線方向に往復自在に動く。また、クランク軸５ａには、エンジン１の回転に同期して信号を発生するクランク角センサ５が設けられている。また、シリンダ２には、エンジン１を冷却するための冷却水(図示省略)の温度に応じた電圧を出力する水温センサ６が設けられている。
シリンダ２には、シリンダ２内に空気を吸入する吸気マニホールド７と、燃焼室４内で混合気が燃焼して生成された排気ガスを排出する排気マニホールド８とが接続されている。また、シリンダ２には、燃焼室４と吸気マニホールド７との間を開閉する吸気弁９と、燃焼室４と排気マニホールド８との間を開閉する排気弁１０とが取り付けられている。また、シリンダ２の頂部には、燃焼室４に供給された混合気に点火する点火プラグ１１が取り付けられている。
吸気マニホールド７の下流側で吸気弁９の近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１２が取り付けられている。これにより、最適なタイミングでシリンダ２内に撚料を供給することができる。
燃料は、燃料配管(図示省略)を通って、デリバリパイプ１３により各気筒のインジェクタ１２に供給される。また、デリバリパイプ１３内の燃料を加熱できるように、デリバリパイプ１３の内側、もしくは外側にデリバリパイプヒータ１４が取り付けられており、これによりデリバリパイプ１３内の燃料を加熱することができる。また、デリバリパイプ１３内の燃料の温度に応じた電圧を出力する燃温(燃料温度)センサ１５が設けられている。
吸気マニホールド７の上流側には、燃焼室４に吸入される空気を一時的にためるサージタンク１６が接続されており、サージタンク１６の上流側には、スロットル弁１７が接続されている。また、スロットル弁１７の下流側には、ブースト圧に応じた電圧を出力するブースト圧センサ１８が設けられている。
排気マニホールド８の下流側には、排気ガス中の有害物質を取り除く触媒装置１９が接続されており、触媒装置１９の下流側には、排気ガスを外部に排気するテールパイプ２０が接続されている。
エンジン制御用電子コントロールユニット２１(以下、ＥＣＵ２１と略称する)は、演算処理をするＣＰＵ、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ、格納されているデータを更新して順次書き換えられるＲＡＭ、及びＥＣＵ２１の電源が切られても格納されているデータを保持するバックアップＲＡＭ(ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭを含めて記憶部)を有するマイクロコンピュータ(マイコン：図示省略)と、アクチュエータ駆動のための駆動回路(図示省略)と、各種信号の入出力を行うＩ／Ｏインターフェース(図示省略)とで構成されている。
ＥＣＵ２１のＲＯＭには、燃料加熱制御手段２２、始動時燃料設定手段２６、再始動時燃料補正手段２７(いずれも図１参照)を含む各種機能を実行するためのソフトウェア(プラグラム等)が記憶されている。
ＥＣＵ２１には、水温センサ６及び燃温センサ１５からの電圧出力値がＩ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換されてマイコンに入力され、Ａ／Ｄ変換された各出力値は、それぞれ冷却水温Ｔｗ及び燃料温度Ｔｆとして上記各手段で用いられる。また、ＥＣＵ２１にはクランク角センサ５の信号が割り込み入力されて、ＥＣＵ２１で、内蔵されたタイマー(図示省略)とクランク角センサ５の信号とからエンジン回転数Ｎｅが演算され、エンジン始動中及び始動後の演算に用いられる。また、ＥＣＵ２１には、ブースト圧センサ１８からの電圧出力値がＡ／Ｄ変換されてＥＣＵ２１に入力され、Ａ／Ｄ変換された各出力値は、冷ブースト圧Ｐｂとしてエンジン始動後の演算に用いられる。
その他、ＥＣＵ２１には、例えばアルコール濃度センサ(図示省略)からの電圧出力値がＡ／Ｄ変換された出力値や、排気管８の集合部に配置された酸素センサ(図示省略)による出力値から演算される空燃比誤差に応じた値などがアルコール濃度Ｄａとして使用される。また、例えばキーシリンダ等からのキーＯＮ信号ＫｙはＥＣＵ２１に入力されて、キーＯＮあるいはキーＯＮ直後であることを判定するために使用される。
図１の内燃機関の始動制御装置において、燃料加熱制御手段２２は、アルコール濃度Ｄａ及び冷却水温Ｔｗの情報から、アルコール濃度Ｄａに応じてそれぞれ予め設定されたエンジン始動可能水温値ＴＤＰと冷却水温Ｔｗを比較し、冷却水温Ｔｗが現在のアルコール濃度Ｄａに対するエンジン始動可能水温値ＴＤＰ未満であると判定したときには、冷却水温Ｔｗ及びアルコール濃度Ｄａに応じてそれぞれ予め設定されたヒータＯＮ継続時間ＴＩＯＣの間、デリバリパイプヒータ１４に通電を行い燃料が加熱される。冷却水温Ｔｗが現在のアルコール濃度Ｄａのエンジン始動可能水温ＴＤＰ値以上であると判定したときには、デリバリパイプヒータ１４に通電はされない。なお、このアルコール濃度Ｄａに応じたエンジン始動可能水温値ＴＤＰは、アルコール濃度Ｄａが高い程、高くなるよう設定されている。
始動時燃料設定手段２６は、アルコール濃度Ｄａ、冷却水温Ｔｗ、デリバリパイプヒータ１４で加熱された燃料の温度である加熱燃料温度Ｔｆの情報から、エンジンが低温始動であり且つ燃料加熱制御手段２２で燃料加熱が行われるときに、冷却水温Ｔｗに応じてそれぞれ予め設定された基本噴射量Ｐｃに対し、アルコール濃度Ｄａに応じてそれぞれ予め設定されたアルコール補正係数Ｐａと、加熱燃料温度Ｔｆに応じてそれぞれ予め設定された加熱燃料温度補正係数Ｐｋで補正して始動時燃料噴射量Ｐｔが演算される。
再始動時燃料補正手段２７は、冷却水温Ｔｗ、加熱燃料温度Ｔｆ、始動時燃料設定手段２６の始動時燃料噴射量Ｐｔの情報から、エンジンが低温再始動であり且つ燃料加熱制御手段２２で燃料加熱が行われるときに、前回始動時の始動時燃料設定手段２６による始動時燃料噴射量Ｐｔと、加熱燃料温度Ｔｆに応じてそれぞれ予め設定された加熱燃料温度補正係数Ｐｋと、冷却水温Ｔｗに応じてそれぞれ予め設定された再始動時補正係数Ｐｒで、上記始動時燃料設定手段２６で演算された始動時燃料噴射量Ｐｔを補正して、再始動時の始動時燃料噴射量Ｐｔ(再始動時燃料噴射量Ｐｔ’)を演算する。
なお、制御に必要な上述並びに後述する、各ファクタ間の予め設定された関係(例えば、アルコール濃度Ｄａとエンジン始動可能水温値ＴＤＰとの関係等)は、関数、複合関数、テーブル、一覧表等からなる換算情報をＲＯＭに予め格納しておき、これらに基づき必要な値を求める。また、各種係数(例えば、再始動時補正係数Ｐｒなど)や演算値(例えば、始動時燃料噴射量Ｐｔなど)は、値を順次更新して使用されるためＲＡＭに格納され、さらに値が変化し且つＥＣＵ２１の電源が切られても保持する必要のある値は(例えば、アルコール濃度Ｄａなど)はバックアップＲＡＭに格納されている。
以下、始動時噴射制御の動作について説明する。まず、図３のフローチャートを参照しながら、燃料加熱制御手段２２による燃料加熱及び、始動時燃料設定手段２６及び再始動時燃料補正手段２７による始動時燃料噴射量Ｐｔ(再始動時の始動時燃料噴射量Ｐｔ(再始動時燃料噴射量Ｐｔ’)も含む)設定の動作について説明する。なお、この動作は、ＥＣＵ２１においてメインルーチンが所定時間周期で実行される中でサブルーチンとして実行される。
まず、図３のステップＳ１０１では、例えばキーＯＮ信号ＫｙやＥＣＵ２１での内燃機関の全体の制御等からキーＯＮ直後かどうかを判定する。ステップＳ１０２では、キーＯＮ直後であれば、まだデリバリパイプヒータ１４が作動していないのでヒータＯＮフラグＦｈをリセットして”０”にする。ステップＳ１０３では、まだ再始動が行われていないため、再始動フラグＦｒをリセットして”０”にする。これらステップＳ１０２及びＳ１０３は、フラグの初期化処理である。
次に、ステップＳ１０４でエンジンが再始動の状態にあるかどうかを判定する。前回始動時に、燃料加熱制御及び燃料噴射を行い始動を行ったが、始動しなかった場合は再始動の条件になる。これは各フラグの状態及びＥＣＵ２１におけるメインの内燃機関駆動制御の状態から判断する。ステップＳ１０４で条件が成立した場合、エンジンが再始動中であるとし、ステップＳ１０５で再始動フラグＦｒをセットして”１”にし、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０４で条件が未成立の場合、なにもせず次のステップＳ１０６に進む。
次に、ステップＳ１０６において、燃料加熱制御条件が成立しているかどうかを判定する。すなわち、冷却水温Ｔｗがアルコール濃度Ｄａに応じて予め設定されたエンジン始動可能水温値ＴＤＰ未満である、又は現在、デリバリパイプヒータ１４がＯＮであり、且つ冷却水温Ｔｗ及びアルコール濃度Ｄａに応じた予め設定されたヒータＯＮ継続時間ＴＩＯＣ内であるかどうかを判定する。なお、このアルコール濃度Ｄａに応じた始動可能水温値ＴＤＰは、アルコール濃度Ｄａが高い程、高くなるよう設定されている。また、冷却水温Ｔｗ及びアルコール濃度Ｄａに応じたヒータＯＮ継続時間ＴＩＯＣは、冷却水温Ｔｗが低い程、且つアルコール濃度Ｄａが高い程、継続時間が長くなるよう設定されている。
ここで、ヒータＯＮ継続時間ＴＩＯＣは、冷却水温Ｔｗ及びアルコール濃度Ｄａに応じて設定した目標燃料温度ＴＴ(関数又はテーブルで記憶部に格納)に、燃温センサ１５などで検出した燃料温度Ｔｆが到達するまでの時間としても良い。また、デリバリパイプヒータ１４としてＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)ヒータを用いる場合は、温度によりヒータの抵抗が変化し、消費電流が変化するため、電流計や電圧計(図示省略)を設けてデリバリパイプヒータ１４の抵抗もしくは電流を検出して燃料温度Ｔｆを推定し、冷却水温Ｔｗ及びアルコール濃度Ｄａに応じて設定した目標燃料温度ＴＴに到達するまで、デリバリパイプヒータ１４をＯＮにするようにしても良い。
ステップＳ１０６で燃料加熱制御条件が成立している場合、ステップＳ１０７にてデリバリパイプヒータ１４をＯＮにしてデリバリパイプ１３内の燃料を加熱する。ステップＳ１０７でデリバリパイプヒータ１４をＯＮにした後、ステップＳ１０８でデリバリパイプヒータ１４がＯＮになったことを記憶するため、ヒータＯＮフラグＦｈをセットして”１”にし、メインルーチンに戻る。ステップＳ１０６で燃料加熱条件が未成立である場合、ステップＳ１０９にてデリバリパイプヒータ１４をＯＦＦにしてデリバリパイプ１３内の燃料の加熱を停止する。
ステップＳ１０９でデリバリパイプヒータ１４をＯＦＦにした後、燃料噴射が実行可能であることから、ステップＳ１１０で基本噴射量Ｐｃを演算する。この基本噴射量Ｐｃは、冷却水温Ｔｗに応じた値が予め設定されており、冷却水温Ｔｗが低い程、基本噴射量Ｐｃが多くなるよう設定されている。次にステップＳ１１１でアルコール補正係数Ｐａを演算する。このアルコール補正係数Ｐａは、アルコール濃度が含まれないときを下限値とし、その値を１としてアルコール濃度Ｄａが増加する程、アルコール補正係数Ｐａも増加するよう設定されている。
次に、ステップＳ１１２でヒータＯＮフラグＦｈが”１”にセットされているかどうか、すなわちステップＳ１０７でデリバリパイプヒータ１４がＯＮにされて、ステップＳ１０８が実行されたかどうかを判定する。ステップＳ１１２で条件が成立した(デリバリパイプヒータ１４が一度ＯＮになった)場合、ステップＳ１１３で加熱燃料温度補正係数Ｐｋを演算する。この加熱燃料温度補正係数Ｐｋは、燃料加熱が実行されていないときを下限値とし、その値を１として(後述のステップＳ１１４参照)、燃料温度Ｔｆが低い程、及び冷却水温Ｔｗが低い程、及びアルコール濃度Ｄａが高い程、その加熱燃料温度補正係数Ｐｋが大きくなるよう設定されている。加熱燃料温度Ｔｆが低い程、揮発性が悪化し、より多くの燃料噴射量が必要になる。同じ加熱燃料温度Ｔｆでも、低水温になる程、吸気ポート(例えば吸気マニホールド７)や筒内(例えばシリンダ２内)の温度が低くなり、加熱燃料は冷却されて揮発性が悪化し、より多くの燃料噴射量が必要になる。また、同じ加熱燃料温度Ｔｆでも高アルコール濃度になる程、揮発性が悪化し、より多くの燃料噴射量が必要になる。
ここで、加熱燃料温度Ｔｆは、冷却水温Ｔｗまたはヒータ通電時間すなわちヒータＯＮ継続時間ＴＩＯＣにより推定した値を用いても良い。また、ＰＴＣヒータなど、温度によりヒータ抵抗が変化することを利用し、ヒータ抵抗や電流や電圧を検出し、推定した加熱燃料温度Ｔｆを用いても良い。
ステップＳ１１３の次に、ステップＳ１１５で再始動フラグＦｒが”１”にセットされているかどうかを判定する。ステップＳ１１５で条件が未成立の場合、すなわち現在再始動中でない場合、ステップＳ１１７で再始動時補正係数Ｐｒを１にした後、ステップＳ１１８に進む。
ステップＳ１１５で条件が成立の場合、すなわちステップＳ１０５が実行された場合、ステップＳ１１６で再始動時補正係数Ｐｒを演算する。この再始動時補正係数Ｐｒは、０よりも大きい値、且つ１以下の値となるよう設定され、後述する前回始動時の始動時燃料噴射量Ｐｔが多い程、小さくなるように、且つ燃料温度Ｔｆが高い程、小さくなるように、且つ冷却水温Ｔｗが高い程、小さくなるように設定されている。すなわち、始動時燃料噴射量Ｐｔが多くなる程、燃料温度Ｔｆが高くなる程、冷却水温Ｔｗが高くなる程、吸気ポート及び気筒内の燃料の揮発状態が良くなっている方向となるため、再始動時の始動燃料量を減量するため再始動時補正係数Ｐｒを小さくなるようにする。
ステップＳ１１２で条件が未成立の場合、ステップＳ１１４で加熱燃料温度補正係数Ｐｋを、ステップＳ１１７で再始動時補正係数Ｐｒをそれぞれ”１”にする。これにより、デリバリパイプヒータ１４が作動しない常温などにおいては、加熱燃料温度補正係数Ｐｋ及び再始動時補正係数ＰｒによりステップＳ１１８で演算される始動時燃料噴射量Ｐｔが増減しないようにする。
次にステップＳ１１８で始動時燃料噴射量Ｐｔが演算される。始動時燃料噴射量Ｐｔは、基本噴射量Ｐｃ、アルコール補正係数Ｐａ、加熱燃料温度補正係数Ｐｋ、及び再始動時補正係数Ｐｒを用いて式(１)のように演算される。
Ｐｔ＝Ｐｃ×Ｐａ×Ｐｋ×Ｐｒ (１)
ステップＳ１１８で始動時燃料噴射量Ｐｔが演算された後、ステップＳ１１９で燃料噴射が実行され、メインルーチンに戻る。
また、加熱燃料により燃料の揮発性が良くなっているため、始動後しばらくの間、燃料配管中の加熱燃料が噴射されなくなるまで、また吸気ポートに付着した加熱燃料がエンジンに吸入されなくなるまで、加熱燃料温度Ｔｆ、アルコール濃度Ｄａ、冷却水温Ｔｗに応じた補正係数を演算し、始動後加熱燃料の影響がなくなるまでの期間、燃料噴射量を補正するようにしても良い。
なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０９が燃料加熱制御手段２２、ステップＳ１１０〜Ｓ１１９が始動時燃料設定手段２６に相当し、特に、ステップＳ１１５〜Ｓ１１７が再始動時燃料補正手段２７に相当する。
以上説明した実施の形態の低温の始動時に、デリバリパイプヒータを用いて加熱された燃料温度と冷却水温とアルコール濃度に応じた燃料噴射量を設定し、さらに前回始動時の加熱燃料噴射量及び冷却水温に応じて再始動時の燃料噴射量を減量するよう補正する実施例を図４及び図５のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図４及び図５は、低温時始動(例えば−５℃始動)、且つ高濃度アルコール燃料を使用した際の挙動を示している。
まず、図４において、低温始動時の挙動を説明する。キーＯＮ直後にヒータＯＮフラグＦｈ及び再始動フラグＦｒが”０”にリセットされるものの、冷却水温Ｔｗがアルコール濃度Ｄａに応じて予め設定されたエンジン始動可能水温値ＴＤＰ未満の低温であることから、すぐにヒータＯＮフラグＦｈが”１”にセットされ、デリバリパイプヒータ１４による燃料加熱制御が開始される。燃料加熱制御開始からアルコール濃度Ｄａに応じたヒータＯＮ継続時間ＴＩＯＣの間、燃料が加熱され、燃料温度Ｔｆが上昇する。燃料加熱制御が終了したら、ヒータＯＮフラグＦｈを”０”にリセットする。
始動時燃料噴射量Ｐｔは、基本噴射量Ｐｃ、アルコール補正係数Ｐａ、加熱燃料温度補正係数Ｐｋ、及び再始動時補正係数Ｐｒにより演算され、燃料噴射及びスタータモータ駆動が開始し、始動が開始される。ここで、再始動フラグＦｒは”０”であるため、再始動時補正係数Ｐｒは１となり噴射量減量はされない。よって、加熱された燃料温度Ｔｆと冷却水温Ｔｗとアルコール濃度Ｄａに応じた燃料噴射量Ｐｔを設定することで、燃料の揮発状態に合わせることができ、燃料加熱時の燃料噴射量を適切にし、低温始動性を向上している。
次に図５を用いて再始動時の挙動を説明する。ここで再始動とは、ユーザによるエンジン始動の中断、低温時の始動不良、もしくはアルコール濃度推定値の誤差などにより、エンジンの始動不良が生じた場合の次の始動を示す。最初の始動が開始されると、加熱された燃料は使用されるため、燃料温度Ｔｆは冷却水温Ｔｗと同等の温度まで低下する。しかしその後、エンジン始動不良を生じてエンスト状態となった際、再始動フラグＦｒが”１”にセットされる。まだ冷却水温Ｔｗがアルコール濃度Ｄａに応じて予め設定されたエンジン始動可能水温値ＴＤＰ未満の低温であることから、再度、燃料加熱制御が開始され、燃料加熱終了後、基本噴射量Ｐｃ、アルコール補正係数Ｐａ、加熱燃料温度補正係数Ｐｋ、及び再始動時補正係数Ｐｒが演算される。しかし、前回始動により、吸気ポート及び気筒内の燃料の揮発状態が良くなっているため、前回始動時の始動時燃料噴射量Ｐｔと、燃料温度Ｔｆと冷却水温Ｔｗ(より詳しくは再始動時の燃料加熱後の燃料温度Ｔｆ、及び再始動時の冷却水温Ｔｗ)に応じて再始動時補正係数Ｐｒが演算され、その値は０より大きく、１以下の値となる。よって、前回始動時の始動時燃料噴射量Ｐｔと比較して、再始動時の始動時燃料噴射量Ｐｔは減量されており、オーバーリッチによる始動性悪化を防止している。
なお、図４、図５の始動時燃料噴出量Ｐｔにおいて、始動時の傾斜部分が燃料温度(気化状態)に応じた始動時の適切な噴射量を示し、図５のハッチング部分が再始動時補正係数Ｐｒによる燃料噴射量の低減部分を示している。
この発明においては、上記式(１)では、始動時燃料噴射量Ｐｔは、基本噴射量Ｐｃ、アルコール補正係数Ｐａ、加熱燃料温度補正係数Ｐｋ、及び再始動時補正係数Ｐｒの積で演算されているが、式(２)のように加算で演算されることでも同様の効果が得られる。
Ｐｔ＝Ｐｃ＋Ｐａ＋Ｐｋ＋Ｐｒ (２)
より詳細には、
Ｐｔ＝Ｐｃ(Ｔｗ)＊Ｐａ(Ｄａ)＊Ｐｋ(Ｔｆ、Ｔｗ、Ｄａ)＊Ｐｒ(Ｐｔ、Ｔｆ，Ｔｗ)
となる(例えばＰｃ(Ｔｗ)はＴｗに応じて定まるＰｃを意味し、＊は乗算又は加算の所定の演算を示す)。
また、式(２)のときのアルコール補正係数Ｐａ及び加熱燃料温度補正係数Ｐｋは０を下限値として、再始動時補正係数Ｐｒは０を上限値として設定される。
この発明の一実施の形態による内燃機関の始動制御装置の主要部の機能構成を示すブロック図である。 図１の内燃機関の始動制御装置を含む内燃機関の制御システム全体を示す構成図である。 この発明の一実施の形態による内燃機関の始動制御装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の一実施の形態による内燃機関の始動制御装置に係る動作の始動時の挙動を示すタイミングチャートある。 この発明の一実施の形態による内燃機関の始動制御装置に係る動作の再始動時の挙動を示すタイミングチャートある。
符号の説明
１ エンジン、２ シリンダ、３ ピストン、４ 燃焼室、５ クランク角センサ、５ａ クランク軸、６ 水温センサ、７ 吸気マニホールド、８ 排気マニホールド、９ 吸気弁、１０ 排気弁、１１ 点火プラグ、１２ インジェクタ、１３ デリバリパイプ、１４ デリバリパイプヒータ、１５ 燃温センサ、１６ サージタンク、１７ スロットル弁、１８ ブースト圧センサ、１９ 触媒装置、２０ テールパイプ、２１ エンジン制御用電子コントロールユニット(ＥＣＵ)、 ２２燃料加熱制御手段、２６ 始動時燃料設定手段、２６ 始動時燃料設定手段、２７ 再始動時燃料補正手段。

Claims (4)

  1. 内燃機関に供給する燃料を加熱するヒータと、
    冷却水温が内燃機関始動可能水温値未満の時に前記ヒータに通電して燃料を加熱する燃料加熱制御手段と、
    前記燃料加熱制御手段による燃料加熱後の燃料温度、アルコール濃度及び冷却水温に応じて前記内燃機関の始動時燃料噴射量を設定する始動時燃料設定手段と、
    を備えたことを特徴とする内燃機関の始動制御装置。
  2. 前記内燃機関の再始動時に、前回始動時の始動時燃料噴射量、再始動時の燃料加熱後の燃料温度、及び再始動時の冷却水温に応じて始動時燃料噴射量を減量するよう再始動時補正係数を設定する再始動時燃料補正手段をさらに備え、
    前記始動時燃料設定手段が、前記内燃機関の再始動時に、前記再始動時補正係数で始動時燃料噴射量を減量して設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動制御装置。
  3. 前記燃料加熱制御手段が、アルコール濃度に応じて内燃機関始動可能水温値を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の始動制御装置。
  4. 前記燃料加熱制御手段が、冷却水温及びアルコール濃度に応じたヒータＯＮ継続時間の間、前記ヒータに通電することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の内燃機関の始動制御装置。
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